Velomobil mit Zahnriemen-Reku

[labella-baron]

Dieser Thread ist die Fortsetzung von dort, wobei ich nicht alle Aspekte ab jenem Beitrag wiederhole.

Es geht darum einen leichten Antrieb zu bauen, welcher auch zum elektrischen Bremsen (Reku) geeignet ist, da wegen des niedrigen Luftwiderstands ein Velomobil (VM) bergab sehr schnell wird und die Energie nutzlos mit mickrigen Trommelbremsen vernichtet werden muss.

Hierzu wurde eine Zahnriemenscheibe (kann man im Internet drucken lassen),

welche auf der nicht Kettenseite in die Speichen eingehängt wird

mittels eines schmalen Zahnriemens mit 3mm-Teilung mit einem Ritzel auf einem Bafang-SWXU (ohne Getriebe) gekoppelt.

Bei einem Zahnriemen benötigt man im Gegensatz zur Kette eine hohe Riemenkraft – das doppelte der zu übertragenden Kraft, sonst springt er über.

Deshalb wurden im Zahnriemenritzel zwei weitere Kugellager eingebaut, welche diese Kraft zusätzlich aufnehmen – im SWXU-Getriebenabenmotor tritt diese Kraft nicht auf, da sich die Motorwelle allseitig am Planetengetriebe abstützt.

Das Ganze wurde mittels Adapter mit der Motorglocke verschraubt.

Der jetzt offene Motor kann die Wärme natürlich besser abführen. Wegen der Befürchtung, dass im Inneren des VM doch Schutz nie komplett vermeidbar ist, wurde ein Schmutzschutz aus einem Sockenwaschbeutel gebastelt.

Eingebaut sieht das Ganze so aus:
Die beiden M5 Spannschlösser sind zum Einstellen der Riemenspannung und damit der Zahnriemen mittig auf dem Ritzel läuft.


Es ist erstaunlich wie gering die Verluste des Zahnriemens sind: Nach meinen Messungen erhöht sich quasi der Rollwiderstand nur um ein Drittel.

Gewichte:
Zahnriemenscheibe 112g
Zahnriemenscheibe-Befestigungen 27g
Zahnriemen 35g
Ritzel 34g
Adapter 24g
SWXU ohne Getriebe und ohne Gehäuse 991g
Motorhalterung 227
Spannschlossvorrichtung 138g
Summe 1588g

Das wahnsinnige Rasseln einer schnellen Kette wurde somit durch einen düsentriebartigen Sound des Zahnriemens ersetzt, welcher trotzdem erträglicher ist.

Leider finde ich keinen Controller bei welchem ich den Reku-Motorstrom und damit das maximale Bremsmoment bzw. die übertragene Riemenkraft einstellen kann. Dies ist unabdingbar, da der Zahnriemen nicht springen darf und auch das Bremsmoment am Hinterrad eines VM relativ gering sein muss, denn wenn man die Haftung bei schlechter Fahrbahn verliert, geht das Übel aus. Deshalb kann ich derzeit leider nur mittels sogenannter Roll-Reku bei Geschwindigkeiten über der Leerlaufdrehzahl bremsen.
Der EB306-Controller wurde mit XPD auf einen maximalen Phasenstrom von 8,2A eingestellt.

Zur Veranschaulichung:
Bei einem Gefälle von 7,7% habe ich bei 55,6km/h mit 646,7W und 10,4A den Akku geladen – zusammen mit ca. 150W Verlust im Motor also ca. 800W Bremsleistung. Auf einer 40km-Runde mit 333 Summenhöhenmeter habe ich 40,6Wh für den Antrieb benötigt und 33,5Wh mittels Roll-Reku zurückerhalten!

Außerdem kann ich nun endlich mit diesem Fahrzeug rückwärts rangieren.

Sicherlich keine für jeden machbare Lösung, aber sie zeigt, was mit heutiger Technik möglich wäre. Mal schauen wie lange das Ganze hält – die ersten 100km hab ich schon.

 

[--freeride--]

sehr schön umgesetzt, leicht und effizient

 

[lahomau]

Schön, endlich mal wieder was gebasteltes in diesem Forum. Wegen der Fertigpedelecs stirbt das Basteln ja fast aus, zumindest schreibt kaum einer mehr was darüber.

Ich bin überrascht, daß das hintere Zahnriemenrad trotz der Riemenspannung noch zentrisch läuft, wenn es nur in die Speichen eingehängt ist. Eine Bremsscheibenaufnahme zum Festschrauben war nicht zufällig gerade vorhanden?

Und ich checke es noch nicht, warum die Spannschlösser so ziehen, daß sie den Zahnriemen scheinbar entspannen. Aber vermutlich schaue ich da einfach an die falsche Stelle auf dem Foto.

 

[labella-baron]

Ich bin überrascht, daß das hintere Zahnriemenrad trotz der Riemenspannung noch zentrisch läuft, wenn es nur in die Speichen eingehängt ist.

Da ist noch ein Zentrierring, welcher das Zahnriemenrad radial an der Nabe abstützt. Dennoch war das eine der Herausforderungen, da es wegen der Spannung von diesem konischen Zentrierring abrutschte. Ich habe dann die acht Speichen des Zahnriemenrades mittels Kabelbinder an die Drahtspeichen des Laufrades gespannt.

Eine Bremsscheibenaufnahme zum Festschrauben war nicht zufällig gerade vorhanden?

Ich war ja auf die Konstuktion des 3D-Druckteils von @purligar angewiesen (welchem ich sehr zu Dank verpflichtet bin, sollte er hier nochmal hereinschauen).
In den Videos sieht man es besser. Eine Lösung mit Bremsscheibenaufnahme war zuvor drin.

Und ich checke es noch nicht, warum die Spannschlösser so ziehen, daß sie den Zahnriemen scheinbar entspannen.

Die Spannschlösser werden nicht zusammengezogen, sondern in Gegendrehrichtung auseinandergedrückt. Sie stützen sich zum einen an der Hinterradaufnahme und zum anderen indirekt an den Flanken der Motorhalterung ab.

 

[Fripon]

Hallo labella-baron

Frag mal bei http://www.dmg-movement.de/ nach.
Auf der Spezi habe ich wegen eines Controllers mit echter Reku mit dem Techniker gesprochen
und der meinte daß er das hinbekommen würde.

Gruß Fripon

 

[labella-baron]

Auf der Spezi habe ich wegen eines Controllers mit echter Reku mit dem Techniker gesprochen

Ja, habe vor Jahren auf der Spezi auch mit einem Techniker von denen gesprochen. Der hat abgestritten, dass der Motorstrom höher als der Akkustrom werden kann.
Aber vielleicht haben sie ja heute einen anderen Techniker

 

[Fripon]

Hallo labella- baron

So ein kleiner dicker mit strubbeligen Haaren?
Ich hatte ihn nach meiner Wunsch Reku gefragt
( umschalten mittels Bremskonakt oder anderem Taster und dann Regelung über den Gasgriff )

Gruß Fripon

 

[labella-baron]

So ein kleiner dicker mit strubbeligen Haaren?

Trifft meine Erinnerung ziemlich genau - war aber bereits in 2010.

Habe mir jetzt nochmals eine Steuerung von denen angeschaut.
Wenn man neben der Antrieb auch die Bremskraft dosieren will (macht man ja auch mit der Handbremse auch) benötigt man dann ein zweites Poti?
Nicht zwingend - ich finde auch nur einen einzigen Anschluss für einen Drehgriff auf der Platine. Andererseits schreiben sie etwas von

Steuereingänge 2x Analogspannung

Vielleicht schicke ich doch mal eine eMail.

 

[--freeride--]

Kann ein Kelly Controller denn keine Stufenlose Reku? Dachte das wäre möglich, dann könnte man doch einfach einen zweiten Gasgriff verbauen mit dem man stufenlos Reku machen kann?

Ich hab den Kelly schon im Keller liegen, in 2-3 Wochen sollten alle Teile da sein, dann kann ich es selbst versuchen.

 

[recycler]

Die hohe gemessene Reku-Rate beindruckt mich! Zur 3D-Druck-Antriebsscheibe: Ist die mit Standard-Kunststoff ausgedruckt, oder gibt es auch schon festere Materialien (wegen Haltbarkeit)?

Viel Erfolg

recycler

 

[DonMax]

Die hohe gemessene Reku-Rate beindruckt mich! Zur 3D-Druck-Antriebsscheibe: Ist die mit Standard-Kunststoff ausgedruckt, oder gibt es auch schon festere Materialien (wegen Haltbarkeit)?

Was meinst Du wohl wie viele Auto- und eben auch Fahrradteile heute hergestellt werden? 3D-Druck geht heutzutage auch mit Aluminium, Edelstahl 1.4542, Werkzeugstahl 1.2709, hochtemperaturbeständiger Stahl und Titan.

 

[--freeride--]

Oder Nylon, Denke schon, dass es Kunststoff ist, aber eben kein standard Spritzdrucker ABS sondern was deutlich strapazierfähigeres.

 

[labella-baron]

Zur 3D-Druck-Antriebsscheibe: Ist die mit Standard-Kunststoff ausgedruckt, oder gibt es auch schon festere Materialien (wegen Haltbarkeit)?

Sie ist laut @purligar aus Polyamid 12 mit Zug-E-Modul 1700N/mm2, Reißdehnung 20%.

Kann ein Kelly Controller denn keine Stufenlose Reku?

Habe mit dem KBS 48051 experimentiert. Einstellung 'Brake Sensor Type' = '3-wire Pot'. Es gab zwar eine Reaktion wenn ich das Poti verstellte, aber auch in Nullstellung war mir der Reku-Strom zu hoch - vermutlich auf Grund meines niedrig eingestellten Reku-Stroms.
Meine eMail-Anfrage wurde am Schluss mit folgendem Hinweis beantwortet:

It is not accurate detection. So there is sampling error on regen current.

 

[--freeride--]

ok, also es muss irgendwie gehen.

Was für ein Velomobil fährst Du?

 

[labella-baron]

Was für ein Velomobil fährst Du?

Goone Evo-R

Die hohe gemessene Reku-Rate beindruckt mich!

Um ehrlich zu sein: ich hatte mit mehr gerechnet. Schließlich ging es auf der Hausrunde insgesamt nicht nur 333m bergauf, sondern auch bergab.
Mein Gesamtgewicht dürfte bei 96 Kilo gelegen haben. Das wäre eine Lageenergie von 87Wh. Nun kann ich diese halt nur nutzen, wenn die Geschwindigkeit bergab höher als 40-42km/h wird - abhängig von der momentanen Akkuspannung.
Habe heute nochmal eine Gefälle von 43 Höhenmeter auf 2,62km getestet; Schnitt 39,43km/h 47,2km/h maximal.
Also 11,2Wh Lageenergie. Rekuperiert 3,1Wh. Vielleicht macht sich die relativ hohe Geschwindigkeit um die 40km/h selbst bei einem Velomobil doch schon bemerkbar. Muss ich noch simulieren.

 

[--freeride--]

Wie jetzt, Du hast nur Reku wenn Du über der Leerlaufdrehzahl bist? dann ist das aber doch kein Reku fähiger Regler? Diese Art von Reku kann doch jeder Regler. Wenn ich mein Nabenmotor Rad ohne Akku rückwärts schiebe geht auch das Licht an, weil durch die Reku genug Strom erzeugt wird um die Beleuchtung zu speisen...

Ein Reku Regler muss doch bis auf 0 runter Reku liefern können, so wie das beim BIONX auch geht. Dann könntest Du quasi wenn Du nur leicht Bremsen möchtest das Rad komplett nur mit Reku zum Stehen bringen.

 

[labella-baron]

Wie jetzt, Du hast nur Reku wenn Du über der Leerlaufdrehzahl bist? dann ist das aber doch kein Reku fähiger Regler? Diese Art von Reku kann doch jeder Regler.

So ist es, wie ich in meinem Eröffnungsbeitrag schrieb.
Habe neben dem jetzigen EB306 (der ist am leichtesten), mit einem China-Controller, einem Sinus-Controller S12S, dem Barmal-Controller und dem Kelly experimentiert. Bei keinem kann man das maximale Reku-Drehmoment und damit den maximalen Motor-Reku-Strom begrenzen und einstellen. Diesen von Hand zwischen Null und dem Maximalwert von Hand zusteuern erst recht nicht.

 

[--freeride--]

ok, also Reku bis 0 würde gehen, aber Du willst Dir den Motor oder den Akku nicht schrotten bzw. mit dem Velomobil keinen Abflug machen?
Hast Du mit Barmal mal gesprochen, der sitzt doch an der Quelle und könnte das, wenn es technisch möglich ist direkt einfließen lassen...

 

[labella-baron]

Habe heute nochmal eine Gefälle von 43 Höhenmeter auf 2,62km getestet; Schnitt 39,43km/h 47,2km/h maximal.
Also 11,2Wh Lageenergie. Rekuperiert 3,1Wh.

Die Betrachtung der Reku-Energie auf diese Weise hat einen methodischen Fehler!

Zwei Zahlenbeispiele zur Veranschaulichung:
Die Lageenergie von 100kg soll bergab mit 100 Höhenmeter umgesetzt werden. Also 100*9,8*100/3600 = 27,2Wh.
In einem Fall beträgt das Gefälle 2,5% im anderen 5%.
Also sind die Strecken 100/0,025 = 4000m bzw. 2000m.
Beides mal mit 40km/h, also in 0,1h = 6 Minuten bzw. 3 Minuten.
Die zur Verfügung stehende Leistung ist also 27,2Wh : 0,1h = 272W bzw. 544W.
In beiden Fällen benötigt man für den Rollwiderstand 76W und für den Luftwiderstand 40W (siehe EPACSim, Einstellungen Spitzenvelomobil und Rollwiderstandsbeiwert 0,007).
Bei den 2,5% wird für die Fahrwiderstände 76W * 0,1h = 7,6Wh plus 4Wh = 11,6Wh benötigt; bei den 5% hingegen nur die Hälfte also 5,8Wh !
Es stehen somit 27,2Wh - 11,6Wh = 15,6Wh zur Verfügung und bei den 5% 27,2Wh - 5,8Wh = 21,4Wh also 37% mehr.

Dafür kann man bei den 2,5% die doppelte Landschaftsstrecke mit deutlich gefallenem Erholpuls doppelt so lange genießen
Bei meinem Versuch waren es 43 Höhenmeter auf 2620m also nur 1,64% Gefälle und somit steht nochmals deutlich weniger Energie zur Verfügung
Edit: Ich komme jetzt auf 4,0Wh zur Verfügung und 3,1Wh zurückerhalten also 77,5%

ok, also Reku bis 0 würde gehen, aber Du willst Dir den Motor oder den Akku nicht schrotten bzw. mit dem Velomobil keinen Abflug machen?

Und das zierliche Zahnriemchen kann keine größere Kraft übertragen ohne dass es überspringt!

Hast Du mit Barmal mal gesprochen, der sitzt doch an der Quelle und könnte das, wenn es technisch möglich ist direkt einfließen lassen...

Er ist derzeit meine einzige Hoffnung:

I motor recu: in Vorbereitung.

 

[labella-baron]

Auf einer 40km-Runde mit 333 Summenhöhenmeter habe ich 40,6Wh für den Antrieb benötigt und 33,5Wh mittels Roll-Reku zurückerhalten!

Das war mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 26,8km/h und einem Durchschnittspuls von 132.

Zusammen mit den letzten Erkenntnissen bezüglich des optimierten Reku-Einsatzes habe ich heute mit einem Schnitt von 30,7km/h und Puls 141
62,8Wh für den Antrieb gebraucht und 31,3Wh rekuperiert.
Der Akku hat nur ca. 50Wh.